Contribution a l'etude de la formation des grandes structures de l'univers

par ROMAIN TEYSSIER

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de J.-P. CHIEZE.

Soutenue en 1996

à Paris 7 .

mots clés

Résumé

Le scenario standard de la formation des grandes structures de l'univers s'appuye sur le modele standard du big-bang et sur le concept d'effondrement hierarchique. Dans ce cadre, j'ai tout d'abord etudie la distribution a grandes echelles des objets denses et relaxes qui proviennent de l'evolution non-lineaire de fluctuations primordiales gaussiennes, en calculant leur fonction de masse. Je me suis ensuite interesse a la structure interne de ces objets, en decrivant a la fois la distribution du gaz et de la matiere non-collisionnelle. Les profils de densite obtenus resultent de la relaxation de la matiere au cours de l'effondrement d'une perturbation de densite dans un univers en expansion. J'ai montre que dans certains cas apparait une segregation dynamique entre les deux composantes et que la fraction de gaz croit avec le rayon, en accord avec les observations des amas de galaxies. J'ai par ailleurs developpe au cours de ma these un code hydrodynamique a trois dimensions, destine a l'etude des fluides compressibles. Ce code, baptise hydrel et couple avec un code particule-grille qui decrit la matiere non-collisionnelle, permet l'etude de la formation des amas de galaxies dans des conditions tres proches de la realite. J'ai alors montre que, dans les regions externes des amas, on s'attend a des ecarts sensibles entre la temperature des ions et celle des electrons, a cause de la lenteur des processus microscopiques de relaxation entre les differentes particules qui composent le gaz. J'ai ensuite aborde l'etude des regions internes des amas, en montrant qu'une modelisation multi-phasee du gaz permet de traiter correctement les processus de refroidissement dans le cur des amas. Par l'intermediaire d'une modelisation dynamique complete de l'effondrement d'une perturbation de densite dans un univers en expansion, j'ai montre que l'on pouvait reproduire les proprietes de la plupart des amas observes, avec notamment une forte segregation entre le gaz chaud, qui emet le rayonnement x, et la masse totale, qui determine le potentiel gravitationnel

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